食用木薯全粉添加量对饼干品质、质构特性及消化性能的影响

李明娟,王 颖,张雅媛，*,游向荣,秦 钢,孙 健,覃梅英,李志春,卫 萍,严华兵

(1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007; 2. 广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室,广西南宁 530007)

食用木薯全粉添加量对饼干品质、质构特性及消化性能的影响

李明娟1,2,王 颖1,张雅媛1，*,游向荣1,秦 钢1,孙 健1,覃梅英1,李志春1,卫 萍1,严华兵2

(1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007; 2. 广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室,广西南宁 530007)

以食用木薯全粉、低筋面粉、黄油、白糖粉等为原料,利用烘焙法制备饼干,研究食用木薯全粉添加量对饼干品质、质构特性及消化性能的影响。结果表明,添加量为30 g的饼干感官品质、质构特性和消化性能均处于最优水平。添加量为10、20、30、40、50 g的饼干吸水率、L*值、快速消化淀粉(RDS)含量分别比对照低3.76%、6.21%、7.78%、12.02%、15.72%(p<0.05),0.16%、0.94%、1.94%、4.06%、6.74%,2.30%、4.30%、7.17%、9.30%、14.07%(p<0.05);a*值、b*值、慢速消化淀粉(SDS)含量分别比对照高35.92%、62.62%、71.60%、107.04%、117.48%(p<0.05),5.39%、6.03%、7.14%、7.18%、9.34%(p<0.05),12.89%、26.17%、50.47%、81.07%、120.27%(p<0.05)。因此表明,食用木薯全粉用于饼干产品开发能提升产品品质,且具有一定的保健功能。

食用木薯全粉,饼干,品质,质构特性,消化性能

木薯(ManihotesculentaCrantz)是世界三大薯类和六大粮食作物之一,因其块根富含淀粉而被誉为“淀粉之王”和“地下粮食”[1],已广泛种植于非洲、美洲、亚洲等100多个国家的热带和亚热带地区[2-3],我国主要种植于广西、广东、海南,云南等地区。食用木薯指鲜薯氢氰酸含量小于50 mg/kg,作为食物热能来源的甜味种木薯[4-5],其口感清甜,风味特别,富含淀粉、膳食纤维、多种维生素和矿物质,低脂、低糖、低盐,且饱腹感强,对预防和控制肥胖、消化系统及心血管等疾病具有一定的保健功能[6-8]。

表1 饼干制作配方(g)

在国外,木薯早已成为除水稻和玉米外的第三大食物来源[9-10],是非洲、南美洲等热区8亿多人的基本主食[11],已用于饼干[12]、蛋糕[13]、婴幼儿食品[14-15]等加工。然而,长期以来木薯在我国被定义为非粮能源作物,较少食用,主要用于饲料、淀粉和酒精的生产[16],目前我国市场上木薯全粉加工食品仍属空白,也很少见到木薯用于饼干烘焙食品加工方面的研究报道,只有谢辉等[17]对木薯酥性饼干配方研制的研究报道。食用木薯全粉,富含淀粉,保留了鲜薯中所含的营养成分,其维生素和矿物质含量毫不逊于人们日常食用的粮食,且制备方法简单,成本较低,用水量少,产生的废料少,对环境污染小,产品用途广,并且可以解决鲜薯不耐储存和运输的问题,延长木薯的利用期并增加了附加值。开发食用木薯全粉用于食品加工业,对发挥木薯应有的食用价值,解决粮食危机具有重要的现实意义。本文以华南9号食用木薯为原料,经清洗、去皮、切片、烘干、超微粉碎等工序制备得全粉,将不同比例的全粉添加到低筋面粉中,配以黄油、白糖粉等辅料制备饼干,探讨食用木薯全粉对饼干品质、质构特性和消化性能的影响,为食用木薯在食品加工中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

华南9号食用木薯 采自南宁市武鸣县;低筋面粉、黄油、白糖、鸡蛋、奶粉、食盐、泡打粉 均为市购食用级；α-淀粉酶(500 U/mg) 美国Worthington公司;糖化酶(100000 U/mL) 上海阿拉丁试剂有限公司;其他常用化学试剂均为分析纯。

太阳能热泵干燥仪 南宁罗卡诺节能科技有限公司;KC-701超微粉碎机 北京开创同和科技发展有限公司;KN204P烤箱 青岛金贝克机械有限公司;HP200色差仪 上海汉谱光电科学有限公司;CT3质构仪 美国broofield公司;TU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;TG16-WS台式高速离心机 湖南湘仪离心机仪器有限公司;VORTEX-6涡旋振荡器 常州杰博森仪器有限公司;其他仪器设备为实验室常用仪器设备。

1.2 实验方法

1.2.1 食用木薯全粉的制备 将新鲜华南9号食用木薯去皮、清洗、切片,置于太阳能热泵干燥仪中低于60 ℃烘干,再经超微粉碎至100目即可。

1.2.2 饼干的制备 根据前期实验,确定了黄油、白糖粉、全蛋液、奶粉、食盐和泡打粉等辅料的添加量,以食用木薯全粉和低筋面粉重量比为0/100、10/90、20/80、30/70、40/60、50/50的比例混合焙烤饼干,分别记为食用木薯全粉添加量为0(即对照)、10、20、30、40、50 g,每批次实验总量为172.5 g(配方见表1)。饼干制备过程在25 ℃室温下进行,制备工艺流程:黄油→白糖粉→全蛋液→面粉、木薯全粉、奶粉、食盐、泡打粉→和面→面团静置→擀面→成型→烘烤→冷却→饼干[18],操作要点参考文献[18]。

1.2.3 实验方法 饼干品质测定:饼干感官评分测定：由经过专门培训的8名专业人员对饼干进行感官评价,取平均值为饼干感官得分,具体评价标准见表2;吸水率：根据文献[18];含水量：采用干燥法,根据文献[19];色度值：根据文献[20]。饼干质构特性测定：包括脆性、硬度、咀嚼性、弹性、内聚性的测定,根据文献[19-20]。饼干消化性能测定：包括慢速消化淀粉(Slowly digestible starch,SDS)、快速消化淀粉(Rapidly digestible starch,RDS)、可消化淀粉(digestible starch,DS)的测定,根据文献[19]。

表2 饼干感官评分标准

1.2.4 数据分析 采用Microsoft Excel软件对实验数据进行分析和绘制图表,采用DPS 7.05软件进行方差分析及相关性分析。

表3 食用木薯全粉添加量对面团性能和饼干感官评分的影响

注：感官得分为平均值±标准偏差,同一列数据上标不同小写字母表示不同处理间差异达到显著水平(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 食用木薯全粉对饼干品质的影响

2.1.1 食用木薯全粉对面团性能和饼干感官评分的影响 食用木薯全粉添加量对面团性能和饼干感官评分的影响如表3所示。由表3可知,随着食用木薯全粉添加量的增加,面团柔软性、延伸性和可塑性、饼坯成型难易程度均先变好后变差,饼干感官评分先升高后降低。添加量为0 g的面团太柔软、易变形,饼干内部空隙较大、有变形现象;当添加量为20、30 g时,面团性能、饼干感官品质较佳,添加量为30 g的饼干感官评分最高,为85.50分,显著高于对照及其他添加量的(p<0.05);添加量超过40 g,面团性能变差,饼干感官质量下降。由于食用木薯全粉不含面筋蛋白,添加到面粉中,稀释了面筋的作用,削弱了面团强度,增强面团性能,但随着添加量增加,降低了油脂与面粉中蛋白质的结合力,加上食用木薯全粉中的膳食纤维、氨基酸及蛋白质等成分中的极性基团对水吸附作用增强,使面团的含水量和持水性降低,导致面团变硬、不易成型、饼干感官质量降低,与李明娟[20]、Rosell[21]和Goldstein[22]研究结果一致。

2.1.2 食用木薯全粉对饼干含水量的影响 由图1可知,饼干含水量随着食用木薯全粉添加量的增加先降低后升高,至添加量为30 g时最低,为2.17%,比对照低35.22%(p<0.05),添加量为20 g的次之(为2.28%),与添加30 g的差异不大。饼干含水量直接影响其感官品质,含水量越低,饼干口感越脆,感官评分越高。饼干含水量可能与面团性能和饼干内部质地等有关,对照和添加量为10 g的饼干内部空隙较大,烘烤后冷却过程中吸水较多,因而含水量高;添加量为40 g和50 g的面团较硬,饼干内部质地硬且紧密,烘烤过程中水分散失较少,因而含水量也相对较高;添加量为20 g和30 g的饼干内部结构最佳,因此含水量较低。

图1 食用木薯全粉添加量对饼干含水量的影响Fig.1 Effeets of the edible cassava whole flour on the moisture content of biscuits

图2 食用木薯全粉添加量对饼干吸水率的影响Fig.2 Effects of the edible cassava whole flour on water absorption of biscuits

2.1.3 食用木薯全粉对饼干吸水率的影响 由图2可知,饼干吸水率随着食用木薯全粉添加量的增加不断下降,超过30 g后,下降速率有加快的趋势。添加量为10、20、30、40、50 g的饼干吸水率均显著低于对照饼干的,分别比对照低3.76%、6.21%、7.78%、12.02%、15.72%(p<0.05),添加量为20 g和30 g的饼干吸水率差异不显著(p>0.05)。饼干吸水率与其脆性、内部组织结构、含水量等品质息息相关,其变化也受到这些因素的共同作用影响。

2.1.4 食用木薯全粉对饼干色度值的影响 由表4可知,L*值随着食用木薯全粉添加量的增加不断降低,添加量为10、20、30、40、50 g的饼干L*值分别比对照低0.16%、0.94%、1.94%、4.06%、6.74%,说明饼干亮度下降;添加量为30 g后L*下降速率明显加快,且显著低于添加量为0、10、20 g饼干的(p<0.05)。a*值随着食用木薯全粉添加量的增加不断上升,添加量为10、20、30、40、50 g的饼干a*值分别比对照高35.92%、62.62%、71.60%、107.04%、117.48%(p<0.05),说明饼干颜色朝着红色方向变化。b*值随着食用木薯全粉添加量的增加而增加,说明饼干颜色朝着黄色方向变化;添加量为10、20、30、40、50 g的饼干b*值分别比对照高5.39%、6.03%、7.14%、7.18%、9.34%(p<0.05),但添加量超过30 g,即添加量为30、40、50 g的饼干b*值差异不显著(p>0.05)。分析可知,食用木薯全粉影响饼干色度,但当添加量超过一定量时,对亮度影响显著,对黄蓝色度的影响不显著(p>0.05)。

表5 食用木薯全粉添加量对饼干质构特性的影响

表4 食用木薯全粉添加量对饼干色度值的影响

注：标注不同字母表示差异显著(p<0.05),表5、表7同。

2.2 食用木薯全粉对饼干质构特性的影响

2.2.1 食用木薯全粉对饼干脆性的影响 由表5可知,饼干脆性随着食用木薯全粉添加量的增加先升高后降低,至添加量为30 g最高,为842.67 g,比对照(脆性为446.67 g)高88.66%(p<0.05),比添加量为50 g(脆性为641.33 g)的高31.39%。说明添加食用木薯全粉的饼干质地均比对照酥脆,添加量为30 g的饼干脆性最好。饼干脆性与感官评分变化趋势一致,与含水量变化趋势相反,即饼干含水量越高,脆性越低,感官评分越低。

2.2.2 食用木薯全粉对饼干硬度的影响 由表5可知,饼干硬度随着食用木薯全粉添加量的增加先缓慢减小,至添加量为30 g时最低,为1753.11 g,比对照(硬度为2173.33 g)低19.34%(p<0.05),比添加量为50 g(硬度为2743.56 g)的低36.10%(p<0.05),当添加量高于30 g之后硬度迅速上升。说明随着食用木薯全粉添加量的增加,饼干内部结构变得疏松,口感酥脆,硬度下降;但添加量超过30 g后,质地变硬,脆性降低,饼干硬度变化趋势与脆性相反。

2.2.3 食用木薯全粉对饼干咀嚼性的影响 由表5可知,饼干咀嚼性随着食用木薯全粉添加量的增加先缓慢降低,至添加量为30 g达到最小值,为0.46 mJ,与添加量为0、10、20 g的差异不显著;之后迅速升高,添加量为40、50 g的饼干咀嚼性分别升高至0.87、0.97 mJ,均显著高于对照及其他添加量的饼干咀嚼性(p<0.05)。咀嚼性综合反映咀嚼饼干过程中所需要做的功,随着食用木薯全粉添加量的增加,饼干咀嚼性先减小后增加,与饼干硬度变化一致,即饼干硬度先减小后增加,咀嚼饼干时所需要的功也先减小后增加。

2.2.4 食用木薯全粉对饼干弹性的影响 由表5可知,饼干弹性随着食用木薯全粉添加量的增加先减小,至添加量为30 g时最小,为0.15 mm,比对照(弹性为0.22 mm)低31.82%;之后迅速升高,至添加量40、50 g分别升高至0.23、0.24 mm,两者与对照差异不大,但两者均显著高于添加量为10、20、30 g的饼干咀嚼性(p<0.05)。说明随着食用木薯全粉添加量的增加,面团性能增强,饼干内部结合力减小,弹性降低,但增加到一定量时,面团水化作用增强,饼干内部结合力增强,弹性增加。

2.2.5 食用木薯全粉对饼干内聚性的影响 由表5可知,饼干内聚性随着食用木薯全粉添加量的增加先减小后增加,至添加量为30 g时达到最小值,为0.21;无论添加量为多少的饼干内聚性之间差异均不显著,整体变化趋势均较平缓。饼干内聚性反映其内部结合力的大小,随着食用木薯全粉添加量的增加,饼干内部结合力先减小后增强,但变化不显著。

2.3 饼干感官评分、含水量、质构特性之间相关性分析

由表6可知,食用木薯全粉饼干感官评分与硬度和弹性均呈极显著负相关(相关系数分别为-0.97、-0.94),与咀嚼性呈显著负相关(相关系数-0.85),说明饼干感官评分越高,硬度、弹性和咀嚼性均越低;饼干含水量与脆性呈极显著负相关(相关系数-0.89),与内聚性呈极显著正相关(相关系数0.99),说明饼干含水量越高,口感脆性越小,内部结合力越大;脆性与内聚性呈极显著负相关(相关系数-0.94),说明饼干越酥脆,其内部结合力越小;硬度与咀嚼性呈极显著正相关(相关系数0.88),与弹性呈显著正相关(相关系数0.87),说明饼干硬度越大,越难咀嚼,弹性也越大;咀嚼性与弹性呈极显著正相关(相关系数0.89),说明咀嚼饼干所需要的功越多,越难咀嚼,弹性越大,与王超超[23]、张志清[24]研究结果一致。可见,饼干感官评分、含水量及质构特性之间存在较好的相关性。

表6 饼干感官评分、含水量、质构特性之间相关性分析

注：*表示p<0.05差异显著,**表示p<0.01差异极显著。

2.4 食用木薯全粉对饼干消化性能的影响

慢速消化淀粉(SDS)是指在人体小肠中20～120 min内被缓慢消化的淀粉,能在体内持续释放能量,延长饱腹感,减少人体热量摄取,且血糖指数低,可控制机体血糖、血脂、胆固醇和胰岛素的稳定平衡,有益人体健康[25-26]。快速消化淀粉(RDS)指在人体小肠中20 min内被快速消化的淀粉,会引起人体血糖升高,不利于健康。由表7可知,饼干SDS随着食用木薯全粉添加量的增加而增加,添加量超过20 g后增加速率加快;添加10、20、30、40、50 g的饼干SDS含量分别比对照高12.89%、26.17%、50.47%、81.07%、120.27%(p<0.05),说明食用木薯全粉有望成为降血糖、血脂等功能保健产品开发原料,当添加量增加到一定量,饼干中SDS含量显示出显著增加的趋势。饼干RDS随着食用木薯全粉添加量的增加而降低,添加量超过40 g后下降速率加快;添加量为10、20、30、40、50 g的饼干RDS含量分别比对照低2.30%、4.30%、7.17%、9.30%、14.07%(p<0.05),可能是由于食用木薯全粉中存在无法消化或不易消化的碳水化合物对RDS产生了稀释作用,当添加量达到一定量后这种作用更加明显,有研究证明木薯全粉含有人体小肠无法消化吸收的抗性淀粉[27]。可消化淀粉(DS)是SDS和RDS的总和,其含量变化不大。

表7 食用木薯全粉对饼干慢速消化淀粉、快速消化淀粉和可消化淀粉含量的影响

3 结论

本实验以食用木薯全粉、低筋面粉、黄油、白糖粉、全蛋液、奶粉、食盐、泡打粉共172.5 g原料制备饼干,研究表明,食用木薯全粉添加量为30 g的饼干感官评分和脆性最高,分别为85.5分和842.67 g;含水量、硬度、咀嚼性、弹性和内聚性最低,分别为2.17%、1753.11 g、0.46 mJ、0.15 mm、0.21。随着食用木薯全粉添加量的增加,饼干吸水率、L*值、RDS含量不断降低;a*值、b*值、SDS含量不断增加;饼干脆性先升高后降低;硬度、咀嚼性、弹性和内聚性则先降低后升高;饼干感官评分、含水量、质构特性之间具有较好的相关性。结果表明,通过添加一定量的食用木薯全粉可以有效提高饼干品质、质构特性、慢速消化淀粉含量,用于开发饼干产品,不仅为食用木薯深加工利用开辟新途径,还可以为消费市场提供一种集营养、健康和休闲为一体的保健食品,丰富目标消费人群,提高产品附加值,市场前景广阔。

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Effects of the edible cassava whole flour on the quality,texture characteristics and digestive performance of biscuits

LI Ming-juan1,2,WANG Ying1,ZHANG Ya-yuan1，*,YOU Xiang-rong1,QIN Gang1, SUN Jian1,QIN Mei-ying1,LI Zhi-chun1,WEI Ping1,YAN Hua-bing2

(1.Agro-food Science and Technology Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China; 2.Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Laboratory,Nanning 530007,China)

The edible cassava whole flour,low-gluten flour,butter,powdered sugar and so on as the test material,biscuits were prepared by baking method,and the effect of the edible cassava whole flour on the qualities,texture characteristics and digestive performance of biscuits with different addition amount were investigated. The results showed that the biscuits had the highest sensory quality,texture characteristics and digestive performance when the additive amount was 30 g. When the additive amount was 10,20,30,40,50 g,water absorption,L*and RDS of biscuits were 3.76%,6.21%,7.78%,12.02%,15.72%(p<0.05),0.16%,0.94%,1.94%,4.06%,6.74% and 2.30%,4.30%,7.17%,9.30%,14.07%(p<0.05)lower than the control respectively.a*,b*and SDS were 35.92%,62.62%,71.60%,107.04%,117.48%(p<0.05),5.39%,6.03%,7.14%,7.18%,9.34%(p<0.05),12.89%,26.17%,50.47%,81.07%,120.27%(p<0.05)higher than the control respectively. Thus,the edible cassava whole flour used in biscuits production can improve quality and have a definite effect on health care function.

the edible cassava whole flour;biscuits;quality;texture characteristics;digestive performance

2016-12-08

李明娟(1986-),女,硕士,研究方向：农产品加工及产品开发，E-mail:limingjuan230@163.com。

*通讯作者:张雅媛(1981-),女，博士,研究方向：谷物与淀粉资源的开发与利用，E-mail:zyy810@yahoo.cn。

国家自然基金项目(31560437);公益性行业(农业)科研专项(201503001-6);国家“万人计划”青年拔尖人才专项经费项目(组厅字[2015]48号)；广西农业重点科技计划项目(201602);广西自然科学基金项目(2014GXNSFBA118137,2015GXNSFBA139035);南宁市科学研究与技术开发计划项目(20152081);广西农业科学院项目(桂农科2015JZ78,2015YT87,2016YM13,2016JZ21，2017JM50);广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室建设项目(15-140-33-05)。

TS201.1

A

1002-0306(2017)09-0055-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.002